Har du hørt noe om biochar? For de fleste gartnere er dette et nytt begrep, og det gjelder også meg. Jeg kom over en engelskspråklig artikkel om biochar, hvor denne gjødselen ble beskrevet som et mirakel som forvandler ørken til Edens hager. Det fanget interessen min. Jeg begynte straks å søke etter forskning på biochar som beviser dets effektivitet. Forskningene var ikke mange, så jeg fikk faktisk lest gjennom det meste som omhandlet forbedring av jordsmonn (jeg valgte å ikke inkludere studier om biochars kamp mot konsekvensene av global oppvarming i denne oversikten).
Hva er biochar?
Det er akkurat tilsatt en spesiell type trekull til jorden for å forbedre fruktbarheten. Kull har tradisjonelt blitt brukt i landbruket av innfødte folk i Vest-Afrika og, ifølge noen upålitelige data, i Amazonas tropiske skoger. Det er en hypotese om at biochar kan øke jordens avkastning betydelig samtidig som den reduserer mengden karbondioksid i planetens atmosfære.
Hvordan forbedrer biochar jorden?
Kort fortalt:
- Tilsetting av biokarbon forbedrer de fysiske og kjemiske egenskapene til jorden (pH-økning fra 3,9 til 5,1, katjonsutvekslingskapasitet fra 7.41 til 10.8 cmol(+)kg−1, prosentandel kationer fra 6,40 til 26,0%, og biomasse (MVS) fra 835 til 1262 mg/kg).
- Økning av den vektede gjennomsnittlige diameteren (MWD) av jordaggregater fra 2,6 cm til 4,0 cm;
- Erosjonshastigheten reduseres med <50%. Data oppnådd med tilsetning av 5% biochar av den totale jordvekten ( CATENA Soil Science , Kina, 2013)
Krystallinsk rutenett av biochar
Det er bevis på at jord som ble forbedret av pre-columbianske bønder i Amazonas fortsatt er fruktbar og inneholder opptil 35% av sitt organiske karbon i form av biochar. Kunstig berikede biokarbonskjer som ble dannet for 2000 år siden inneholder mer vann og næringsstoffer i en form som er lett tilgjengelig for plantene. Komposisjonen av gjødsla i Amazonas terra preta var antagelig dette: kull + bein + gjødsel (Du kan lese mer om amasoniske jordtyper og deres pre-columbianske biochar her ).
Biochar er et superporøst materiale som kan sammenlignes med perlit i effektivitet ved vannholding. Porene danner et sunt habitat for jordmikroorganismer, og tilsetningen kan være ett av trinnene i “terraforming”. Karbonet i biochar er svært stabilt og forblir i jorden i tusenvis av år, hvor det binder og holder mikronæringsstoffer og mineraler, inntil det gir dem tilbake til plantenes røtter gjennom symbiotiske bakterier. På steder med kraftig nedbør er denne eiendommen uvurderlig for gjødsel, i tillegg til å motvirke erosjon og forurensning av grunnvann.
Hvordan produseres biochar?
Organisasjonen som setter miljøstandarder for biochar, International Biochar Initiative, omtaler produksjonsprosessen som “omdannelse av landbruksavfall til jordforsterker”. Biochar kan også dannes gjennom naturlige branner eller ved kunstig pyrolyse:
“Organisk avfall som flis og grener, samt biprodukter fra landbruket, brennes i oksygenfrie kamre, og danner olje, syntetisk gass og et fast restprodukt som ligner på tre kull. Den høyt porøse typen trekull fungerer som et filter for å absorbere skadelige kjemikalier og forbindelser, samtidig som den slipper gjennom nyttige næringsstoffer.” The Yale School of Forestry & Environmental Studies
Kort historikk om biochar
Uten et historisk perspektiv kan vi ikke gå videre. Kull har alltid vært et effektivt jordsmedlem for de vestafrikanske landene, sammen med gjødsel. Dette ble forstått etter omfattende antropologiske studier i Liberia og Ghana på jord fra for 700 år siden ( 1 ).
“De afrikanske mørke jordene” ble skapt kunstig gjennom tilsetning av matavfall, bein, aske og gjødsel. Uten disse komponentene ville landbruket i de fleste vestafrikanske områder vært umulig. Det er interessant å merke seg at folk i Amazonas og Afrika uavhengig oppdaget kull som gjødsel - bøndene i Amazonas begynte allerede for 2500 år siden å tilsette det i jorden, mens afrikanerne gjorde det for omtrent 700 år siden. Kanskje virket den svarte fargen og strukturen av biochar på den enkle logikken til det gamle mennesket - “helbrede lignende med lignende”…
Data fra forskningsstudier om biochar
Feltstudier av biochar i Østerrike
Biochar anses nå som en lovende geoingeniøride, så storskala forskning er mer knyttet til kompensering av klimagassutslipp gjennom produksjon av biochar, samt forbedring av pyrolyseprosessen ved produksjon av det: gassene og oljene som frigjøres ved forbrenning kan faktisk brukes som brensel for å starte pyrolyseprosessen. Men det mangler fortsatt eksperimenter på nivået av plante-jord-økosystemer, hvor tilbakemeldingene ikke kan imiteres fullt ut i laboratoriet. Derfor er nesten alle dataene av en ganske spekulativ karakter.
Tilhengere av gjødsel peker hovedsakelig på 2 fordeler: evnen til å lagre karbon i en stabil form, og dermed forhindre CO2 fra organisk materiale i å komme ut i atmosfæren, samt berikelse av jorden. Når det gjelder den andre fordelen, er det ikke så mange gode feltstudier. Likevel:
det bestrides ikke at biochar holder på vann, reduserer jordens surhet, forbedrer oksygentilgjengeligheten og gir ideelle forhold for mikroorganismer i jorden.
Det er praktisk talt ingen feltstudier som undersøker virkningen av biochar på tap av næringsstoffer.
Opprettholdelse av karbondioksid er også bevist. Produksjon av biochar reduserer tydeligvis innholdet av CO2 i atmosfæren: når planter brytes ned, frigjør de CO2, som til slutt tas opp av andre planter, og syklusen fortsetter. Kull stabiliserer dette nedbrytbare materialet og dets tilknyttede CO2 og konserverer det i jorden i hundrevis eller til og med tusenvis av år. Denne ideen, som antas å ha et enormt potensial for å bidra til å bremse global oppvarming, har tiltrukket seg en imponerende rekke tilhengere av biochar (og motstandere, ettersom det økonomiske potensialet og “relativ nytte” fortsatt må bevises).
Alle feltstudier har for “vage” konklusjoner. For hver type jord og klimatiske forhold trengs det en individuell konsentrasjon av kullgjødsel. I noen tilfeller er det ikke nødvendig i det hele tatt. Den kjemiske sammensetningen varierer mye, avhengig av råmaterialet og pyrolyseforholdene. Økning av avlingen er rapportert i områder som ikke er egnet for landbruk, gitt at aske og organiske tilsetninger brukes (!). Jo bedre jorden er, jo mer beskjeden er resultatene. For at biochar skal fungere, må man tilføre P, K, Ca og Mg, gjennom tilsetning av kompost og husdyrgjødsel (Terra Preta-jord ble laget av forkullede rester blandet med avfall fra menneskelige bosetninger).
Det er uhyggelig lite empiriske data. Jeg vil presentere resultatene av flere feltstudier som jeg fant nyttige. Biochar ble undersøkt på risfelt i Laos i 2007: vannkonduktiviteten i jorden ble forbedret, avlingsutbyttet økte under forhold med lav tilgjengelighet av fosfor, men tilgjengeligheten av nitrogen ble redusert, noe som førte til behovet for ytterligere tilførsel av nitrogengjødsel ( 2 ).
En flott publikasjon om synergien mellom kompost og biochar finnes hos tyske biokjemikere fra Institute of Agricultural and Nutritional Sciences, Soil Biogeochemistry . I artikkelen er informasjonen om holdbarheten til det svarte gjødselet spesielt nyttig - hovedstrukturen av materialet har høy motstand mot nedbrytning (omtrent 3000 år), noe som gjør at man ikke trenger å tilføre det til jorden hvert år, i motsetning til andre jordforbedrere. Det påpekes også forskjeller i kvaliteten på biochar avhengig av produksjonstemperatur og råmateriale (biochar fra gress, produsert ved lave temperaturer 250-400°C, mineraliserer karbon bedre enn fra hard tresorter og høytemperaturprosessering).
Kilde til biochar - gress
I den mest omfattende metaanalysen av forskningsstudier om biochar er det en advarsel:
De fleste påstandene om biochar er altfor entusiastiske. De potensielle fordelene med gjødselen for både jorddannelse og miljøet generelt overdrives bevisst.
Foredrag på TEDx av en romfartsingeniør som fremmer bruken av biochar.
Lover eller standarder?
Heldigvis er problemene med global implementering av biochar ikke vår bekymring. Vi må, som i Afrika, bare heve fruktbarheten i hagejord. Og på dette stadiet oppstår problemene. Vi vet ennå ikke:
- Hva pH vi til slutt vil få;
- De kjemiske egenskapene til ulike typer biochar avhengig av råmateriale og tilberedningsmetode;
- På hvilke jorder som bestemte produkter fungerer best;
- Hvor stabile de er i jorden (det finnes bare teoretiske og indirekte data);
- Om produksjon av biochar forårsaker større skade på miljøet enn den mulige nytten, og mange lignende spørsmål.
Vi vet fortsatt ikke hva som er GOD biochar. Flere hundre selskaper som produserer biochar finnes over hele verden, men det finnes fortsatt ingen standarder. Det er nettopp derfor de lover oss bokstavelig talt gullgruver, mens doseringene ofte dikteres av produsentens fantasi og grådighet. Så langt er det verken utviklet noe lovverk eller GOST-standarder for biochar. For å utvikle slike standarder må de være basert på solide felt- og laboratorieforskninger, noe det er veldig lite av, og i alle publiserte tester insisterer forskerne på at videre studier og presisering av data er nødvendig.
Basert på omtrent 100 prøver av biochar, som varierer med hensyn til råmateriale og produksjonsprosess, er følgende terskelverdier for elementene foreslått: O/C <0,4 og H/C <0,6 (Schimmelpfennig & Glaser, 2012). Blanding av biochar direkte med jord, uten tilførsel av organiske tilsetninger, er ikke anvendelig og gir ikke mening, noe produsenter av biochar unnlater å nevne på emballasjen.
Konklusjoner dannet på grunnlag av en metaanalyse i det vitenskapelige tidsskriftet Plos One i 2013:
- Forskning på biochar er fortsatt et veldig ungt felt, noe som gjenspeiles i mangelen på standarder og ujevn fordeling av studier innen ulike tematiske områder.
- Det er behov for feltprøver som vurderer stabiliteten til gjødselsmidler avhengig av klima, jordens sammensetning og metoden for kullproduksjon.
- Vi vet fortsatt ikke hvordan produksjon, transport og påføring av biochar påvirker økosystemet som helhet.
- Optimistiske påstander om biochars fordele for miljøet står i skarp kontrast til det begrensede antallet studier av dens oppførsel og effekter.
- Det er utilstrekkelig empirisk data som bekrefter påstandene om at tilførsel av biokull til jorden betydelig reduserer klimaendringer eller gir generelle miljøfordeler når vurdert etter et fullstendig sett av indikatorer.
Ulemper med biochar, uttalt av prof. Johan Six, ETH Zürich:
- I noen tilfeller kan avkastningen reduseres på grunn av biochars sorpsjon av vann og næringsstoffer, noe som reduserer tilgjengeligheten av disse ressursene for landbruksvekster. Det er også vist at biochar forsinker spiring.
- Absorpsjon av pesticider og herbicider kan redusere deres effektivitet.
- Noen typer biochar kan fungere som kilde til forurensninger, som tungmetaller, flyktige organiske forbindelser, polyaromatiske hydrokarboner og oppløst organisk karbon.
- Fjerning av planteavfall, som stilker, blader og frøkapsler, som skal brukes til produksjon av biochar, kan forverre den generelle tilstanden til jorden ved å redusere antallet jordmikroorganismer og forstyrre sirkulasjonen av interne næringsstoffer.
- Økning av kationbyttekapasitet avhenger av jordens sammensetning: det er minimalt i jord med høyt innhold av leire eller organiske stoffer. For vanlig jord er bruken av biokull ikke særlig meningsfull.
- I jorder med høy pH (alkaliske) er en økning i pH uønsket, ettersom landbruksvekster bare tåler et bestemt pH-område i jorden.
Jeg har ingen personlige fordommer mot biochar. Hvis man ønsker det, kan det opprettes i bakgården:
Tilleggs-litteratur
Via lenkene nedenfor kan du lese originale vitenskapelige arbeider som inneholder fullstendig forskningsdesign med grafer, beregninger og konklusjoner.
Effect of biochar on soil physical properties in two contrasting soils: An Alfisol and an Andisol . Geoderma Volumes 209–210, November 2013, Pages 188-197.
Recent developments in biochar as an effective tool for agricultural soil management: a review . Journal of the Science of Food and Agriculture, 96(15), 4840–4849.
Den nyeste oversikten fra 2018 Review of biochar application to agricultural soils to improve soil conditions and fight pollution .
